城市轨道交通车辆的电气部分-空调系统

典型城市轨道交通车辆空调系统每辆车配置2台顶置单元式变频空调机组，每台空调机组额定制冷能力为42kW。每个压缩机配备一个变频器，变频器通过与空调控制器进行通讯，接收空调控制器提供的信息自动调节程序，从而对压缩机进行调速。空调机组分别布置在车顶的四分之一及四分之三处。采用两端送风两端回风的方案，为客室及司机室提供降温、除湿处理后的新鲜空气，满足乘客乘坐及司机驾驶的舒适性要求。一、空调机组典型城市轨道交通车辆空调系统（一）空调机组主要组成部件空调机组各零部件组装在一个不锈钢板制成的箱体内，主体分为蒸发室、冷凝室以及压缩机室3个部分，加盖板后形成一个整体。空调机组的箱体和上盖全部采用SUS304进口不锈钢板制成。空调机组采用两端送风两端回风的形式。4个新风口分别位于空调机组的两侧，每侧2个，新风口装有新风过滤网及挡水百叶，可在车上拆装新风过滤网。新风出口处装有新风风阀，可进行新风量的调节。空调机组外形图如图7-22所示。每台空调机组的主要部件如表7-3所示：典型城市轨道交通车辆空调系统典型城市轨道交通车辆空调系统序号名称数量说明1压缩机2台卧式涡旋式、可变频2变频器2台

3送风机2台离心式4冷凝风机2台轴流式5蒸发器2个铜管铝翅片6冷凝器2个铜管铝翅片7节流装置2套膨胀阀表7-3每台空调机组所含部件典型城市轨道交通车辆空调系统（二）空调机组主要技术参数，如表7-4所示。表7-4空调机组技术参数机组型号CK42L/BPG-A05机组型式顶置单元式（前出前回，两端送风）节流方式电子膨胀阀制冷额定制冷量42kW额定输入功率19kW通风量≥5000m³/h新风量≥1600m³/h车内静压30~50Pa制冷剂种类R407C充注量2×5.3kg电源主回路3PH380V，50Hz应急电源DC110V控制回路DC110V外形尺寸3960×1600×445mm机组重量＜870kg构架材质SUS304典型城市轨道交通车辆空调系统（四）制冷循环原理空调机组制冷系统采用机械制冷方法，其系统由压缩机、室外换热器、电子膨胀阀、室内换热器等几个主要部件用管道连接起来形成封闭系统。在封闭系统里，由压缩机将制冷剂压缩成高温高压的过热蒸汽进入室外换热器，经外界空气的强制冷却，冷凝成高压液体，进入电子膨胀阀降压成低温低压的液体，经分流器进入室内换热器，吸收通过室内换热器空气的热量，蒸发成为低压蒸汽，再经过气液分离器被压缩机吸入，压缩成高温高压的过热蒸汽，完成一个制冷循环。压缩机不断工作，达到连续制冷的效果。制冷回路原理如图7-23所示。典型城市轨道交通车辆空调系统图7-23制冷回路原理图司机室不设单独的空调机组。为保证司机室的风量和冷量要求，在司机室顶和内顶板之间设有司机室送风装置，用于将邻近客室空调机组处理后的空气送入司机室。司机室送风装置包括司机室送风单元和送风口。二、司机室送风装置典型城市轨道交通车辆空调系统（一）送风装置送风装置主要包括送风道和送风格栅。空调机组送风通过送风装置送入客室和司机室。（二）排风装置客室内部分废气经车顶排风装置排至车外。由于整车送风量较大，降低客室内正压，在每辆车客室车顶布置了排风装置。排风装置数量，A、C车8个，B车6个。排风装置外形图。（三）紧急通风装置紧急通风系统应能提供客室和司机室通风至少45分钟，且在蓄电池电压正常的情况下，不应结束应急通风。三、客室通风系统典型城市轨道交通车辆空调系统（一）概述1.主要用途及适用范围BK-G-5003型空气净化装置用于轨道车辆空气杀菌，消毒，流感控制及有害化学气体的分解。2.产品类型（二）主要技术参数1.使用环境条件2.对环境及能源的影响光等离子管内含有稀有气体，不可随意丢弃造成环境污染。四、空气净化装置典型城市轨道交通车辆空调系统空调机组的控制模式分为集控模式与车控模式。司机室通过TCMS来控制整列车的空调运行称为集控模式。车控器控制单节车厢内空调运行称为车控模式。可实现预冷、制冷、通风、停止等各种工作模式。预冷：第一次启动时快速制冷，新风关闭。达到设定时间或设定温度时转为制冷。制冷：新风、回风设定适当开度，系统可全冷或半冷运行。通风：当列车在检修时，可由检修人员对某一台空调机组进行单独控制。紧急通风：当列车2台辅助电源装置均发生故障时，空调机组进入紧急通风模式。五、空调控制原理典型城市轨道交通车辆空调系统空调系统的组成、工作原理蒸气压缩式制冷循环系统主要是由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器四个部件组成，并用管道连接，形成一个封闭的循环系统，如图7-1所示。一、蒸气压缩式制冷的工作原理空调系统的组成、工作原理图7-1蒸气压缩制冷循环系统图1.蒸发过程：蒸发过程是在蒸发器中进行的。液态制冷剂在蒸发器中蒸发时吸收热量，使其周围的介质温度降低或保持一定的低温状态，从而达到制冷的目的。2.压缩过程：压缩过程在压缩机中进行，这是一个升压升温过程。压缩机将从蒸发器流出的低压制冷剂蒸气压缩，使蒸气的压力提高到与冷凝温度对应的冷凝压力，从而保证制冷剂蒸气能在常温下被冷凝液化。而制冷剂经压缩机压缩后，温度也升高了。空调系统的组成、工作原理3.冷凝过程：冷凝过程在冷凝器中进行，它是一个恒压放热过程。为了让制冷剂蒸气能被反复使用，需将蒸发器流出的制冷剂蒸气冷凝还原为液态，向环境介质放热4.节流过程：节流阀可以采用又细又长的毛细管来代替。由于冷凝器冷凝得到的液态制冷剂的冷凝温度和冷凝压力要高于蒸发温度和蒸发压力，在进入蒸发器前需让它降压降温。空调系统的组成、工作原理（一）制冷压缩机压缩机是蒸气压缩式制冷装置中的一个重要部件，是推动制冷剂在制冷系统中不断循环的动力，起着压缩和输送制冷剂蒸气的作用。二、空调系统的主要设备空调系统的组成、工作原理空调系统的组成、工作原理1.全封闭活塞式制冷压缩机按压缩机与电动机的组合方式可分为开启式、半封闭式和全封闭式三种。全封闭式制冷压缩及的特点，是将压缩机与电动机一起组装在一个密闭的罩壳内，形成一个整体，从外表看只有压缩机进、排气管和电动机引线。如图7-2所示。（1）机壳。（2）电动机（3）气缸（4）活塞空调系统的组成、工作原理图7-2全封闭压缩机示意图

1-连杆；2-电动机绕组；3-电动机定子铁心；4-转子铁心；5-偏心轴(主轴)；6-吸气包；7-排气管；8-吸气管；9-气缸体；10-气缸盖；11-活塞；12-过滤器；13-稳压室；14-罩壳空调系统的组成、工作原理2．螺杆式制冷压缩机全封闭螺杆式制冷压缩机结构，主要由压缩机的机体、阳转子、阴转子及电机等组成。两个互相啮合的转子平行地安装在机体内，彼此反向旋转。一般主动转子的端面齿形是凸齿，称为阳转子或阳螺杆；从动转子的端面齿形是凹齿，称为阴转子或阴螺杆。阳转子与阴转子的齿数一般取4:6，以使两个转子的刚度大致相等。空调系统的组成、工作原理3.涡旋式制冷压缩机涡旋式制冷压缩机基本结构主要由两个涡旋盘相错180°对置而成，其中一个是固定涡旋盘，而另一个是旋转涡旋盘，它们在几条直线上接触并形成一系列月牙形容积。旋转涡旋盘由一个偏心距很小的曲柄轴驱动，绕固定涡旋盘平动，两者间的接触线在运转中沿涡旋曲面移动。它们之间的相对位置，借安装在旋转涡旋盘与固定部件间的十字滑环来保证。如图7-3所示。空调系统的组成、工作原理图7-3涡旋式制冷压缩机结构空调系统的组成、工作原理（二）换热器用于制冷的换热器主要有冷凝器和蒸发器。1.冷凝器冷凝器是制冷系统的主要热交换设备，其作用是使从压缩机出来的高温、高压制冷剂蒸气在其中向冷却介质（水或空气）放热，冷凝成高温、高压的过冷液体。如图7-4所示。（1）冷凝器的类型冷凝器按其冷却介质和冷却方式，可以分为水冷式冷凝器、蒸发式冷凝器和空气冷却式（或称风冷式）冷凝器三种类型。空调系统的组成、工作原理（2）制冷剂在冷凝器中的变化制冷剂在冷凝器中从高温、高压的过热蒸气变为高温、高压的液体可分为以下三个过程。①过热蒸气冷却成为干饱和蒸汽 ②干饱和蒸汽冷却为饱和液体③饱和液体进一步被冷却为过冷液体空调系统的组成、工作原理2．蒸发器在蒸发器中，制冷剂液体在较低温度下蒸发而转变为蒸气，利用制冷剂的蒸发潜热，吸收被冷却介质的热量而使被冷却介质的温度降低，达到制冷的目的。（1）蒸发器的类型蒸发器按冷却介质的不同分为冷却液体（水、盐水等）的蒸发器和冷却空气的蒸发器两种。（2）制冷剂在蒸发器中的变化①湿蒸气汽化成干饱和蒸气②干饱和蒸气进一步过热成过热蒸气空调系统的组成、工作原理（三）热力膨胀阀1.内平衡式热力膨胀阀内平衡式热力膨胀阀是由感温包、毛细管、膜片、顶杆、阀座、阀针及调节机构等组成。膨胀阀接在蒸发器的进口管上。内平衡式热力膨胀阀结构及原理。2.外平衡式热力膨胀阀当蒸发器的进出口压力差较大时，就应采用外平衡式热力膨胀阀。空调系统的组成、工作原理图7-7外平衡式热力膨胀阀工作示意图1-弹性金属膜片；2-阀针；3-弹簧；4-调节杆；5-感温包；6-平衡管；p3—p2使膜片有一向下的推力(感温包内的压力)；pc蒸发器出口压力；p2—弹簧力空调系统的组成、工作原理（四）辅助设备辅助设备的作用是保证制冷系统的正常运转，提高运行经济性，保证操作的安全可靠。1.分油器图7-9过滤式油分离器

1-进气管；2-滤网；3-出气管；4-筒体；5-浮球阀；6-手动回油阀空调系统的组成、工作原理2.气液分离器

图7-10气液分离器结构示意图空调系统的组成、工作原理3.贮液器图7-11贮液器空调系统的组成、工作原理4.干燥过滤器图7-12干燥过滤器1-进液管接头；2-压盖；3-滤网；4-干燥剂；5-出液管接头；6-壳体；7-连接螺栓通风系统和空气加热系统通风系统由通风机组、风道、风口、空气过滤器等部件组成。1．通风机常用的通风机有轴流式、离心式和贯流式三种。一、通风系统的组成通风系统和空气加热系统通风系统和空气加热系统图7-14轴流式风机1-叶片；2-机壳；3-电机通风系统和空气加热系统图7-15离心式通风机构造1-吸气口；2-机壳；3-叶轮；4-排气口；5-机座2．通风管道通风管道的作用是疏导空气。（1）主风道、回风道及排风道主风道的作用是将经过空气冷却器或预热器处理后的空气输送到客室内。回风道是室内回风使用的风道，一端与回风口相连，另一端与通风机相通。排风道是用来排除车内污浊空气的风道，一端连接排风口，另一端与排风机相连或与自然通风器相连。通风系统和空气加热系统（2）新风口、送风口、回风口及排风口新风口是新鲜空气的吸入口。送风口是用来向客室内分配空气的。

回风口是室内再循环空气的吸入口。

排风口是排除车内污浊空气和多余空气的出口。通风系统和空气加热系统3．空气过滤器空气过滤器是利用过滤材料将空气中的悬浮颗粒除掉的设备。4．紧急通风系统现代城轨车辆的每辆车均配有一台紧急逆变器，在交流辅助电源设备（SIV辅助逆变器）故障的情况下，紧急通风系统立即自动投入工作，向客室、司机室输送新风，维持至少45min紧急通风，应急供电由蓄电池供给。当交流辅助电源供电正常时，空调系统自动转入正常工作状态。